【正文】 例如 , 聚四氟乙烯對聚四氟乙烯的摩擦系數(shù)只有 ，幾乎是所有固體中最低的。 塑料的磨損率低。 二、高分子材料的物理和化學(xué)性能 1. 絕緣性 良好的絕緣體，絕緣性能與陶瓷相當(dāng)。 對熱、聲也有良好的隔絕性能。 2. 耐熱性 常用熱塑性塑料如聚乙烯、聚氯乙烯、尼龍等，長期使用溫度一般在 100 ℃ 以下； 熱固性塑料如酚醛塑料的為 130 ℃ ～ 150 ℃ ； 耐高溫塑料如有機(jī)硅塑料等，可在 200 ℃ ～300 ℃ 使用。 3. 耐蝕性 耐水和無機(jī)試劑、耐酸和堿的腐蝕。聚四氟乙烯，耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，在沸騰的王水中也很穩(wěn)定。 耐蝕性好是塑料的優(yōu)點(diǎn)之一。 4. 老化 時(shí)間不斷惡化，逐漸喪失使用價(jià)值。 表現(xiàn)： 橡膠變脆，龜裂或變軟，發(fā)粘； 塑料退色，失去光澤和開裂。 這些現(xiàn)象是不可逆的。 老化是高聚物的一個(gè)主要缺點(diǎn)。 老師提示 高分子材料強(qiáng)度低、塑性好、彈性高、彈性模量低，具有粘彈性。減摩、耐磨性、絕緣性、耐蝕性好，耐熱性低、易老化。 陶瓷材料的結(jié)構(gòu)與性能 陶瓷材料的結(jié)構(gòu) 一、陶瓷材料的制備過程 普通陶瓷的原料：粘土、石英和長石組成。 生產(chǎn)過程特點(diǎn)：先成形，后成材。 原料破碎、混合 — 成型 — 燒結(jié) 二、陶瓷材料的組織結(jié)構(gòu) 按照組織形態(tài)陶瓷材料分為三類： ● 無機(jī)玻璃： 即硅酸鹽玻璃，其粒子在空間成不規(guī)則排列的非晶結(jié)構(gòu)類陶瓷材料； ● 微晶玻璃： 即玻璃陶瓷，是單個(gè)晶體分布在非晶態(tài)的玻璃基體上的一類陶瓷材料； ● 陶瓷（晶體陶瓷）： 具有單相晶體結(jié)構(gòu)的特種陶瓷（如氧化鋁），以及具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的普通陶瓷。是最常用的陶瓷結(jié)構(gòu)材料和工具材料。 陶瓷的典型組織結(jié)構(gòu) 陶瓷包括三種相： 晶體相、玻璃、氣相 陶瓷在室溫下的組織 1. 晶體相 是陶瓷的主要組成相。 有硅酸鹽、氧化物和非氧化合物等。 決定陶瓷的主要性能和應(yīng)用。 (1) 硅酸鹽 是普通陶瓷的主要原料，結(jié)合鍵為離子鍵與共價(jià)鍵的混合鍵。 構(gòu)成硅酸鹽的基本單元是硅氧四面體。 (2) 氧化物 離子鍵結(jié)合 ,也有共價(jià)鍵結(jié)合。 氧離子作緊密立方或緊密六方排列； 金屬離子規(guī)則地分布在四面體和八面體的間隙之中。 MgO Al2O3 (3) 非氧化合物 ● 金屬碳化物： 共價(jià)鍵和金屬鍵之間的過渡鍵 , 以共價(jià)鍵為主。 間隙相：如 TiC、 ZrC、 VC等； 復(fù)雜碳化物： Fe3C、 Mn3C、 Cr3C2, Cr23C WC、 Cr7C3等。 TiC ● 氮化物： 金屬性弱些 , 有一定的離子鍵。如六方晶格 BN，六方晶系的 Si3N AlN。 ● 硼化物和硅化物： 較強(qiáng)的共價(jià)健，連成鏈、網(wǎng)和骨架，構(gòu)成獨(dú)立結(jié)構(gòu)單元。 BN 2. 玻璃相 (1) 玻璃相作用 ① 粘連晶體相，填充晶體相間空隙，提高材料致密度； ② 降低燒成溫度，加快燒結(jié)； ③ 阻止晶體轉(zhuǎn)變，抑制其長大； ④ 獲得透光性等玻璃特性； ⑤ 對陶瓷的機(jī)械強(qiáng)度、介電性能、耐熱耐火性等不利。 (2) 玻璃相結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 玻璃相主要由氧化硅和其它氧化物組成。 硅氧四面體組成不規(guī)則的空間網(wǎng) , 形成玻璃的骨架。 石英玻璃 石英晶體 鈉硅酸鹽玻璃的結(jié)構(gòu) 3. 氣相 陶瓷內(nèi)部殘留的孔洞。 根據(jù)氣孔情況，陶瓷分致密陶瓷、無開孔陶瓷和多孔陶瓷。 氣孔降低陶瓷的強(qiáng)度，造成裂紋的根源。盡量使其含量降低。 多孔陶瓷隔熱性能好。 ● 普通陶瓷的氣孔率為 5%～ 10%； ● 特種陶瓷的在 5%以下； ● 金屬陶瓷則要求低于 %。 陶瓷材料的性能 一、陶瓷的機(jī)械性能 1. 剛度 陶瓷剛度（由彈性模量衡量）在各類材料中最高。因?yàn)樘沾删哂泻軓?qiáng)的結(jié)合鍵。 各種常見材料的彈性模量和硬度 材料 彈性模量 /MPa 硬度 /HV 橡膠 很低 塑料 1380 ～ 17 鋁合金 72300 ～ 170 鋼 207000 300～ 800 碳化鈦 390000 ～ 3000 金剛石 1171000 6000～ 10000 2. 硬度 陶瓷硬度是各類材料中最高的，因其結(jié)合鍵強(qiáng)度高。 ● 陶瓷硬度為 1000 HV～ 5000 HV； ● 淬火鋼為 500 HV～ 800 HV； ● 高聚物硬度不超過 20 HV。 陶瓷的硬度隨溫度的升高而降低 , 但在高溫下仍有較高的數(shù)值。 3. 強(qiáng)度 晶界使陶瓷實(shí)際強(qiáng)度比理論值低得多（ 1/1000～ 1/100）。 晶界上有晶粒間的局部分離或空隙； 晶界上原子間鍵被拉長 , 鍵強(qiáng)度被削弱； 相同電荷離子的靠近產(chǎn)生斥力 , 會(huì)造成裂縫。 陶瓷的晶界結(jié)構(gòu) 致密度、雜質(zhì)和各種缺陷影響陶瓷實(shí)際強(qiáng)度。 ● 剛玉（ Al2O3）陶瓷塊抗拉強(qiáng)度為 280 MPa。 ● 剛玉陶瓷纖維（缺陷少），抗拉強(qiáng)度為2100 MPa，提高 1～ 2個(gè)數(shù)量級。 陶瓷強(qiáng)度對應(yīng)力狀態(tài)特別敏感： 抗拉強(qiáng)度很低 抗彎強(qiáng)度較高 抗壓強(qiáng)度很高 4. 塑性 陶瓷在室溫下幾乎沒有塑性。 陶瓷晶體滑移系很少，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)所需切應(yīng)力很大； 共價(jià)鍵有明顯的方向性和飽和性； 離子鍵的同號離子接近時(shí)斥力很大； 在高溫慢速加載，特別是組織中存在玻璃相時(shí)，陶瓷也表現(xiàn)出一定的塑性。 5. 韌性 (1) 陶瓷是典型的脆性材料 沖擊韌性 10 kJ/m2以下 , 斷裂韌性值很低。 (2) 對表面狀態(tài)特別敏感 表面細(xì)微裂紋，受載時(shí)裂紋很快擴(kuò)展。 改善陶瓷韌性的方法： 消除陶瓷表面的微裂紋。 預(yù)防陶瓷中產(chǎn)生缺陷。 二、陶瓷的物理性能和化學(xué)性能 1. 熱膨脹性能 陶瓷的線膨脹系數(shù)很低。 比高聚物低，比金屬更低。 2. 導(dǎo)熱性 陶瓷無自由電子傳熱，導(dǎo)熱性很低。 較好絕熱材料。 3. 熱穩(wěn)定性 一般用急冷到水中不破裂所能承受的最高溫度來表達(dá)。 陶瓷熱穩(wěn)定性很低（比金屬低得多）。 日用陶瓷的熱穩(wěn)定性為 220℃ 。 4. 導(dǎo)電性 多數(shù)陶瓷是良好的絕緣體； 不少陶瓷有一定的導(dǎo)電性； 許多氧化物（ ZnO、 NiO、 Fe3O4）是重要的半導(dǎo)體材料。 5. 化學(xué)穩(wěn)定性 結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定。 對酸、堿、鹽等腐蝕性很強(qiáng)的介質(zhì)均有較強(qiáng)的抵抗能力。 與許多金屬的熔體也不發(fā)生作用。 老師提示 陶瓷材料具有高耐熱性、高化學(xué)穩(wěn)定性、高的硬度和良好的抗壓能力。 但脆性很高，溫度急變抗力很低，抗拉、抗彎性能差。 第 1章 小結(jié) 1．三種常見金屬晶體結(jié)構(gòu) 體心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格 2．三種晶體缺陷： 點(diǎn)缺陷、線缺陷、面缺陷。 3．合金中二類基本相： 固溶體、金屬化合物。 4．金屬材料的機(jī)械性能特點(diǎn)： 強(qiáng)度高，韌性好，塑性變形能力強(qiáng)，綜合機(jī)械性能好， 6．高分子材料結(jié)構(gòu)： 由大分子鏈組成。分子鏈之間為分子鍵，分子鏈的原子之間、鏈節(jié)之間為共價(jià)鍵。 線型非晶態(tài)高聚物三種物理狀態(tài)： 玻璃態(tài)、高彈態(tài)、粘流態(tài)。 高分子材料的性能特點(diǎn)： 輕，具有高彈性和粘彈性。剛度小，強(qiáng)度不高，韌性較低。耐磨、減摩性能好，絕緣、絕熱、絕聲，耐蝕性能好，耐熱性不高，存在老化問題。 7. 陶瓷材料組織： 晶體相、玻璃相、氣相 陶瓷的性能特點(diǎn) :陶瓷材料具有高耐熱性、高化學(xué)穩(wěn)定性、高的硬度和良好的抗壓能力。 但脆性很高，溫度急變抗力很低，抗拉、抗彎性能差。